ГЛАВА IY. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

Машинный эксперимент проводился в целях выявления оптимальных параметров двухмассовой колебательной системы "оператор - виброзащитная подвеска сиденья". Исследовались амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) пневматической подвески сиденья с направляющим параллело-граммным механизмом с передаточным числом равным 2,87. Биомеханические характеристики тела оператора описывались одномассовой колебательной системой с параметрами: Pi - вес оператора, рассчитываемый из условия, что на подушку сиденья приходится 5/7 частей от веса оператора, а также с учетом передаточного числа направляющего механизма виброзащитной системы; ац - парциальная собственная частота колебаний тела человека-оператора; pi - его относительное демпфирование (Pi=123 кГс; (c)1=25,12 с"1; Pi=0,01).

Параметры виброзащитной подвески сиденья варьировались от базового варианта: Рг=51,7 кГс; а>2= 12,56 с-1; 02=0,5.

Исследования проводились много планово с варьированием значений всех параметров двухмассовой колебательной системы с целью выявления оптимальных диапазонов изменений параметров биомеханических характеристик тела оператора и виброзащитньгх свойств подвески сиденья. Используя методы теории планирования эксперимента исследования проводились по следующим направлениям.

На рис.4.1 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Р2=51,7 кГс; G3\=25t12 с-1; (4 Гц) (c)2=12,56 с-1; 01=0,01; 02=0,5 и при изменении параметра Pi от 123 до 246 кГс.

На рис.4.2. представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Рг=51,7 кГс;

Анализируя результаты машинного эксперимента можно отметить следующее:

-характер динамических кривых виброзащитной пневматической системы оператора полностью соответствует выбранной двухмассовой математической модели системы "человек-сиденье", т.е. кривые имеют два резонансных пика и амплитудный провал;

-коэффициент передачи первого резонанса практически не меняется и составляет для (Ј>i=25,12 с-1 величину Ti((c))=l,57, а для (0\=43,96 с"1 величину Ti((c))=l, 52;

-коэффициент передачи второго резонанса для оператора весом 60 кГс (через передаточный механизм подвески соответственно 123 кГс) составляет: для (c)1=25,22 с'1 величину Т2((c))=0,91, а для

-величина амплитудного провала для (c)i=25,12 с-1 составляет величину ТА(ю)=0,11 на частоте (c)А=26,2 с-1, а для ту=43,96 с-1 - ТА(со)=0,01 на частоте юА=45,6 с"1;

Таким образом при увеличении собственной парциальной частоты (c)i колебаний оператора в диапазоне 4...7 Гц наблюдается смещение резонанс-

ных пиков и амплитудного провала вправо по оси частот на 7 % с одновременным снижением величин Ti((c)), Тг((c)), Тд((c)) порядка на 9...11 %.

На рис.4.3. представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Рг=51,7 кГс; (c)1=31,4 с-1; (c)2=12,56 с-1; р i=0,03; р2=0,5 и при изменении параметра Pi от 123 до 246 кГс.

На рис.4.4. представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Р2=51,7 кГс; (c)i=31,4 с-1; (c)2=12,56 с-1; Pi=0,25; 02=0,5 и при изменении параметра Pi от 123 до 246 кГс.

На рис.4.5. представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Р2=51,7 кГс; (c)1=31,4 с"1; (c)2=12,56 с-1; Pi=0,5; 02=0,5 и при изменении параметра Pi от 123 до 246 кГс.

Анализируя результаты машинного эксперимента можно отметить следующее:

-характер кривых АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора соответствует двухмассовой математической модели системы "человек-сиденье";

-коэффициент передачи первого резонанса при pi=0,0J составляет Ti((c))=l,5; при Pi=0,25 составляет Tj((c))=l,48; при pi=0,5 составляет

Ti((c)H,46;

-коэффициент передачи второго резонанса для оператора весом 60 кГс (через передаточный механизм подвески соответственно 123 кГс) составляет: при Pi=0,05 - Т2(ю)=0,81; при pi=0,25 - Т2((c))=0,42; при Pi=0,5 - Т2(ю)=0,28;

-величина амплитудного провала: при Pi=0,03 - ТА(СО)=0,05; при $х=0,25 - ТА(ю)=0,22; при рг=0,5 - ТА((c))=0,26;

Таким образом при возрастании величины демпфирования оператора Pi при собственной частоте (c)i=31,4 с-1 (5 Гц) наблюдается снижение величины второго резонансного пика практически в 3 раза: при Р г 0,03 - Т2(ю)=0,81; при Pi=0,5 - Т2((c))=0,28, что существенно улучшает виброзащитные свойства системы "человек-сиденье".

На рис.4.6 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Р2=51,7 кГс; (c)i=31,4 с-1; (c)2=12,56 с-1; pi=0,05; $2=0,05 и при изменении параметра Pi от 123 до 246 кГс.

На рис.4.7 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Р2=51,7 кГс; (c)1=31,4 с"1; (c)2=12,56 с-1; Pi=0,05; $2=0,45 и при изменении параметра Pi от 123 до 246 кГс.

На рис.4.8 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Р2=51,7 кГс; (c)i=31,4 с"1; (c)2=12,56 с-1; рi=0,05; $2=0,95. и при изменении параметра Pi от 123 до 246 кГс.

Анализируя результаты машинного эксперимента можно отметить следующее:

-характер кривых АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора соответствует двухмассовой математической модели системы "человек-сиденье";

-коэффициент передачи от первого резонанса на частоте возбуждения р=15 с-1 при р2=0,05 составляет Ti(ca)=l,22; при р2=0,45 составляет Ti((o)=l,l; при $2=0,95 составляет Ti((c))=l,0;

-коэффициент передачи второго резонанса для оператора весом 60 кГс (через передаточный механизм подвески соответственно 123 кГс) составляет: при $2=0,05-Т2(ю)=0,51; при $2=0,45-Т2(со)=0,77; при $2=0,95-Т2(о))=0,82;

-величина амплитудного провала: при $2=0,05 - ТЛ(ю)=0,05; при $2=0,45- ТА(ю)=0,07; при $2=0,95- ТА(а>Н>,09;

Таким образом возрастание величины демпфирования подвески сиденья $2 приводит к возрастанию величины второго резонансного пика в 1,65 раза: при р2=0,05- Т2(ш)=0,51; при р2=0,95 - Т2(со)=0,82, что существенно

снижает виброзапштные свойства системы "человек-сиденье", вследствие чего рекомендуются небольшие величины демпфирования в подвеске сиденья: $2=0,05...0,L

На рис.4.9. представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах:Р2=51,7 кГс;

Анализируя полученные результаты можно отметить следующее:

-характер кривых АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора соответствует одномассовой математической модели системы "человек-сиденье" в частотном диапазоне вибровозбуждения р=0...200 с-1; при этом коэффициент передачи на частоте возбуждения р=13,4 с-1 составляет Ti(o)=l,54; прир=33,4 с-1 - Ti(o))=0,37; при р=133,4 с-1 - Ti(o)=0,06;

Рис.4.10. АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: :Pi=123 кГс; Р2=51,7 кГс; (c)1=25,72...43,96 с-1; (c)2=12,56 с^р^^рг^^.

-изменение параметра Pi со- 123 до 246 кГс не отразилось на АЧХ одномассовой системы;.

Итак, при большой жесткости в системе динамического гасителя (coi=188,4 с-1) система в целом ведет себя как одномассовая колебательная система.

На рис.4.10 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Pi=123 кГс; Рг=51,7 кГс; "2=12,56 с-1; pi=0,05; р2=0,45 и при изменении параметра. &i=25,12...43,96 с-1.

Анализируя полученные результаты можно отметить следующее:

-характер кривых АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора соответствует двухмассовой математической модели системы "человек-сиденье";

-коэффициент передачи от первого резонанса на частоте возбуждения Pi=l 1,2 с"1 для всего диапазона изменения частот

-коэффициент передачи второго резонанса для собственной частоты ос>1=25,12 с-1 составляет Т2(ш)=0,8 на частоте возбуждения рг =50 с-1; при o>i= 43,96 с-1 - Тг(а>)=0,61 на частоте возбуждения рг =87,5 с-1;

-величина амплитудного провала для собственной частоты (c)1=25,12 с-1 составляет ТА(

Таким образом увеличение собственной частоты гасителя колебаний oil приводит к пропорциональному смещению вправо по оси частот амплитудного провала со снижением коэффициента передачи ТА(

с ) до 0,04 (при (c)1=43,96 с ) и к смещению вправо по оси частот второго резонанса со снижением коэффициента передачи Т2((c)) с 0,8 (при (c)1=25,12 с"1) до 0,61 (при (c)1=43,96 с-1), т.е. чем выше парциальная собственная частота гасителя колебаний (c)i, тем лучше виброзащитные свойства системы в целом.

На рис.4.11 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих парам етрах:Р1=123 кГс;Р2=51,7 кГс; (c)1=25,12 с-1; Pi=0,05; р2=0,45 и при изменении параметра (c)2=/2,5б...43,96 с-1.

Анализируя полученные результаты можно отметить следующее:

-характер кривых АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора соответствует двухмассовой математической модели системы "человек-сиденье";

-коэффициент передачи от первого резонанса на частоте возбуждения pi=12,2 с-1 для собственной частоты (c)2= 12,56 с-1 составляет Ti((c))=l,48, а на частоте возбуждения pi =25 с-1 при ю2= 43,96 с-1 - Ti((c))=l,7;

-коэффициент передачи второго резонанса для собственной частоты (c)2= 12,56 с-1 составляет Т2((c))=0,75 на частоте возбуждения рг =63 с-1, а при ю2= 43,96 с-1 - Т2((c))=1,05 на частоте возбуждения рг =87,5 с-1;

-величина амплитудного провала для собственной частоты ю2=12,56 с-1 составляет Тл((c))=0,08 на частоте возбуждения рг =31 с-1, а при (c)2= 43,96 с-1 - Тл((c))=0,3 на частоте возбуждения рг =33 с-1;

Таким образом увеличение собственной частоты колебаний подвески ю2 приводит к увеличению коэффициентов передачи Ti((c)),T2((c)),TA((c)), т.е.

чем ниже парциальная собственная частота колебаний подвески а>2, тем лучше виброзащитные свойства системы в целом.

На рис.4.12 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Pi=123 кГс; Рг=51,7 кГс; coi=31,4 с-1; "2=12,56 с-1; 02=0,45 и при изменении параметра Р\=0,05...0,95.

Анализируя полученные результаты можно отметить следующее:

-характер кривых АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора соответствует двухмассовой математической модели системы "человек-сиденье";

-коэффициент передачи от первого резонанса на частоте возбуждения Pt=l 1,2 с"1 для всего диапазона изменения параметра Pi практически не изменяется и составляет Ti(to)=l,57;

-коэффициент передачи второго резонанса для pi=0,05 составляет Т2(ю)=0,77 на частоте возбуждения рг =63 с-1, а начиная с Pi=0,5 система ведет себя как одномассовая с Ti(co)=0,25, начиная с частоты возбуждения рг =41,5 с'1;

-амгшитудный провал наблюдается только для pi=O,05...0,25;

Таким образом изменение величины демпфирования в динамическом гасителе в диапазоне pi=0,05".0,25 приводит к АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора соответствующей двухмассовой математической модели системы "человек-сиденье", а в диапазоне Pi=O,05...0,25 - к одно-массовой.

На рис.4.13 представлены АЧХ виброзащитной пневматической системы оператора при следующих параметрах: Pi=123 кГс; Р2=51,7 кГс; a>i=31,4 с"1; (c)2=12,56 с"1; Pi=0,05 и при изменении параметра р2=0,05...0,95.

Анализируя полученные результаты можно отметить следующее: